從 0 到 1 學(xué)習(xí) Go 語言

西北望msm66g9f 2019-01-27

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圖片：Gopher 吉祥物和舊 logo

簡要介紹下 Go(Golang) 語言。Go 語言是由谷歌工程師 Robert Griesemer、Rob Pike 和 Ken Thompson 創(chuàng)造的一種靜態(tài)類型編譯語言。首個開源版本發(fā)布于2012年3月。

“Go 是一種開源編程語言，可以輕松構(gòu)建簡單、可靠、高效的軟件?！?br>— GoLang

在諸多編程語言中，解決給定問題的方法有很多，程序員往往需要花很多時間思考關(guān)于解決問題的最佳方法。

但是，Go 相信更少的功能 —— 只有一種正確的方法來解決問題。

這節(jié)省了開發(fā)人員的時間，并使大型代碼庫易于維護(hù)。 Go 中沒有 maps 和 filters 等“富有表現(xiàn)力”的功能。

“當(dāng)你需要增加功能的豐富性，往往伴隨著開銷的增加”
- Rob Pike

Golang 最新發(fā)布的 logo: https://blog./go-brand

入門

Go 程序由包組成。編譯器會將 main 包編譯成可執(zhí)行程序，而不是共享庫。main 包是整個應(yīng)用的入口。main 包的定義如下：

package main

接下來，咱們在 Go 的工作空間中創(chuàng)建一個叫做 main.go 的文件，來實現(xiàn)一個簡單的 hello world 例子。

工作空間（Workspace）

Go 的工作空間可以通過環(huán)境變量 GOPATH 定義。

你需要在這個工作空間中編寫你自己的代碼。Go 為搜索 GOPATH 以及 GOROOT 指定的目錄中的所有包，GOROOT 變量是在安裝 GO 時設(shè)置的，也就是 go 語言安裝的目錄。

將 GOPATH 設(shè)置到預(yù)期目錄。現(xiàn)在，增加一個文件夾 ~/workspace

# export env
export GOPATH=~/workspace

# go inside the workspace directory
cd ~/workspace

接下來在這個工作空間中創(chuàng)建 main.go ，寫入下面的代碼。

Hello World!

package mainimport ( 'fmt')func main(){ fmt.Println('Hello World!')}

在上面的示例代碼中，fmt 是 Go 的一個內(nèi)置包，主要實現(xiàn)格式化 I/O 的功能。

在 Go 語言中，通過 import 關(guān)鍵字引入一個包。func main 是可執(zhí)行代碼的入口。fmt 中的 Println 函數(shù)實現(xiàn) “hello world” 的打印。

下面嘗試運行這個文件。我們可以通過兩種方法運行一個 Go 命令。我們知道 Go 是一個編譯性語言，所以，在執(zhí)行之前我們先來編譯它。

> go build main.go

上面的命令就生成了一個可執(zhí)行文件 main ，接下來我們運行這個文件：

> ./main # Hello World!

接下來看另外一種更加簡單的執(zhí)行方式。go run 命令將編譯步驟抽象。那么，通過下面的命令就可以執(zhí)行這個程序。

go run main.go # Hello World!

注意：可以使用 https://play. 嘗試上面的代碼。

變量

Go 的變量必須顯式聲明。Go 是靜態(tài)類型的語言，也就是說，在變量聲明時要檢查變量類型?？梢匀缦侣暶饕粋€變量：

var a int

在這種情況下，變量的值會被設(shè)為0。也可以通過下面的語法聲明變量并初始化為不同的值：

var a = 1

在這里，變量自動被判斷為一個整形變量。我們可以通過簡化形式來聲明變量：

message := 'hello world'

也可以在一行聲明多個變量：

var b, c int = 2, 3

數(shù)據(jù)類型

和其他編程語言一樣，Go 語言也有不同的數(shù)據(jù)類型。接下來就來看一下：

數(shù)字（Number）、字符串（String）和布爾（Boolean）

可支持?jǐn)?shù)字存儲類型有 int, int8, int16, int32, int64, uint, uint8, uint16, uint32, uint64, uintptr…

字符串以字節(jié)序列的形式存儲。用string關(guān)鍵字表示和聲明。

布爾型變量的關(guān)鍵字是 bool 。

Go 還支持以 complex64 和 complex128 聲明的復(fù)雜數(shù)字類型。

var a bool = true
var b
int = 1
var c string = 'hello world'
var d float32 = 1.222
var x complex128 = cmplx.Sqrt(-5 + 12i)

數(shù)組、切片、集合

數(shù)組是相同數(shù)據(jù)類型的元素序列。數(shù)組具有在聲明中定義的固定長度，因此不能進(jìn)行擴展。數(shù)組聲明為：

var a [5]int

數(shù)組也可以是多維的。我們可以使用以下格式創(chuàng)建它們：

var multiD [2][3]int

當(dāng)數(shù)組的值在運行時更改時，數(shù)組限制了這種情況。數(shù)組也不提供獲取子數(shù)組的能力。為此，Go 有一個名為 slices 的數(shù)據(jù)類型。切片存儲一系列元素，可以隨時擴展。切片聲明類似于數(shù)組聲明 - 沒有定義容量：

var b []int

這將創(chuàng)建一個零容量和零長度的切片。切片也可以定義容量和長度。我們可以使用以下語法：

numbers := make([]int,5,10)

這里，切片的初始長度為5，容量為10。

切片是數(shù)組的抽象。切片使用數(shù)組作為底層結(jié)構(gòu)。切片包含三個組件：容量，長度和指向底層數(shù)組的指針，如下圖所示：

圖片來源: https://blog./go-slices-usage-and-internals

通過使用append或copy函數(shù)可以增加切片的容量。 append函數(shù)可以為數(shù)組的末尾添加值，并在需要時增加容量。

numbers = append(numbers, 1, 2, 3, 4)

增加切片容量的另一種方法是使用復(fù)制功能。只需創(chuàng)建另一個具有更大容量的切片，并將原始切片復(fù)制到新創(chuàng)建的切片：

// create a new slicenumber2 := make([]int, 15)// copy the original slice to new slicecopy(number2, number)

我們可以創(chuàng)建切片的子切片。這可以使用以下命令完成：

// initialize a slice with 4 len and values
number2 = []int{1,2,3,4}fmt.Println(numbers) // -> [1 2 3 4]// create sub slices
slice1 := number2[2:]fmt.Println(slice1) // -> [3 4]
slice2 := number2[:3]fmt.Println(slice2) // -> [1 2 3]
slice3 := number2[1:4]fmt.Println(slice3) // -> [2 3 4]

集合是Go中的數(shù)據(jù)類型，它將鍵映射到值。我們可以使用以下命令定義映射：

var m map[string]int

這里m是新的集合變量，它的鍵為字符串，值為整數(shù)。我們可以輕松地將鍵和值添加到地圖中：

// adding key/value
m['clearity'] = 2
m['simplicity'] = 3
// printing the values
fmt.Println(m['clearity']) // -> 2
fmt.Println(m['simplicity']) // -> 3

數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換

一種數(shù)據(jù)類型可以通過類型轉(zhuǎn)換得到另一種數(shù)據(jù)類型。我們來看一個簡單的例子：

a := 1.1b := int(a)fmt.Println(b)//-> 1

不是所有的數(shù)據(jù)類型都可以轉(zhuǎn)換為別的數(shù)據(jù)類型。必須確保兩種數(shù)據(jù)類型之間的兼容性。

條件語句

if else

對于條件判斷，我們可以像如下的例子那樣使用 if-else 語句。要確保大括號和條件語句在同一行。

if num := 9; num <><>

switch case

Switch cases 有助于組織多個條件語句。以下示例顯示了一個簡單的 switch case 語句：

i := 2switch i {case 1: fmt.Println('one')case 2: fmt.Println('two')default: fmt.Println('none')}

循環(huán)語句

Go有一個循環(huán)關(guān)鍵字。單個for循環(huán)命令有助于實現(xiàn)不同類型的循環(huán)：

i := 0sum := 0for i <>

上面的示例類似于C中的while循環(huán)。對于for循環(huán)，也可以使用常見的for語句

sum := 0for i := 0; i <>

Go中的無限循環(huán)：

for {}

指針

Go提供指針。指針是保存值的地址的地方。指針由*定義。根據(jù)數(shù)據(jù)類型定義指針。例：

ar ap *int

這里ap是指向整數(shù)類型的指針。＆運算符可用于獲取變量的地址。

a := 12ap = &a

可以使用*運算符訪問指針的值指針：

fmt.Println(*ap)// => 12

在將結(jié)構(gòu)作為參數(shù)傳遞時或在為已定義類型聲明方法時，通常首選指針

傳遞值時實際上復(fù)制了值,這意味著更多的內(nèi)存通過指針傳遞
函數(shù)更改的值將反映在方法/函數(shù)調(diào)用者中。

例：

func increment(i *int) { *i++}func main() { i := 10 increment(&i) fmt.Println(i)}//=> 11

注意：嘗試本文示例代碼時，不要忘記將其包含在main包中，并在需要時導(dǎo)入fmt或其他包，如上面第一個main.go示例所示。

函數(shù)

主函數(shù)中定義的主要功能是執(zhí)行程序的入口點，可以定義和使用更多功能。讓我們看一個簡單的例子：

func add(a int, b int) int { c := a + b return c}func main() { fmt.Println(add(2, 1))}//=> 3

正如我們在上面的例子中所看到的，使用 func 關(guān)鍵字后跟函數(shù)名來定義 Go 函數(shù)。函數(shù)所需的參數(shù)需要根據(jù)其數(shù)據(jù)類型定義，最后是返回的數(shù)據(jù)類型。

函數(shù)的返回也可以在函數(shù)中預(yù)定義：

func add(a int, b int) (c int) { c = a + b return}func main() { fmt.Println(add(2, 1))}//=> 3

這里c被定義為返回變量。因此，定義的變量c將自動返回，而無需在結(jié)尾的return語句中定義。

您還可以從使用逗號分隔返回值的單個函數(shù)返回多個值。

func add(a int, b int) (int, string) { c := a + b return c, 'successfully added'}func main() { sum, message := add(2, 1) fmt.Println(message) fmt.Println(sum)}

方法，結(jié)構(gòu)和接口

Go不是一個完全面向?qū)ο蟮恼Z言，但是對于結(jié)構(gòu)，接口和方法，它有很多面向?qū)ο蟮闹С趾透杏X。

結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)是不同字段的類型集合。結(jié)構(gòu)用于將數(shù)據(jù)分組在一起。例如，如果我們想要對Person類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，我們會定義一個人的屬性，其中可能包括姓名，年齡，性別。可以使用以下語法定義結(jié)構(gòu)：

type person struct { name string age int gender string}

在定義了人類型結(jié)構(gòu)的情況下，現(xiàn)在讓我們創(chuàng)建一個人：

//way 1: specifying attribute and valuep = person{name: 'Bob', age: 42, gender: 'Male'}//way 2: specifying only valueperson{'Bob', 42, 'Male'}

我們可以用點（.）輕松訪問這些數(shù)據(jù)

p.name//=> Bobp.age//=> 42p.gender//=> Male

您還可以使用其指針直接訪問結(jié)構(gòu)的屬性

pp = &person{name: 'Bob', age: 42, gender: 'Male'}pp.name//=> Bob

方法

方法是具有接收器的特殊類型的功能。接收器既可以是值，也可以是指針。讓我們創(chuàng)建一個名為describe的方法，它具有我們在上面的例子中創(chuàng)建的接收器類型：

package mainimport 'fmt'// struct definationtype person struct { name string age int gender string}// method definationfunc (p *person) describe() { fmt.Printf('%v is %v years old.', p.name, p.age)}func (p *person) setAge(age int) { p.age = age}func (p person) setName(name string) { p.name = name}func main() { pp := &person{name: 'Bob', age: 42, gender: 'Male'} pp.describe() // => Bob is 42 years old pp.setAge(45) fmt.Println(pp.age) //=> 45 pp.setName('Hari') fmt.Println(pp.name) //=> Bob}

正如我們在上面的例子中所看到的，現(xiàn)在可以使用點運算符作為pp.describe來調(diào)用該方法。請注意，接收器是指針。使用指針，我們傳遞對值的引用，因此如果我們對方法進(jìn)行任何更改，它將反映在接收器pp中。它也不會創(chuàng)建對象的新副本，這樣可以節(jié)省內(nèi)存。

請注意，在上面的示例中，age的值已更改，而name的值未更改，因為方法setName屬于receiver類型，而setAge屬于pointer類型。

接口

Go接口是方法的集合。接口有助于將類型的屬性組合在一起。我們以接口動物為例：

type animal interface { description() string}

這里的動物是一種接口類型。現(xiàn)在讓我們創(chuàng)建兩種不同類型的動物來實現(xiàn)動物接口類型：

package mainimport ( 'fmt')type animal interface { description() string}type cat struct { Type string Sound string}type snake struct { Type string Poisonous bool}func (s snake) description() string { return fmt.Sprintf('Poisonous: %v', s.Poisonous)}func (c cat) description() string { return fmt.Sprintf('Sound: %v', c.Sound)}func main() { var a animal a = snake{Poisonous: true} fmt.Println(a.description()) a = cat{Sound: 'Meow!!!'} fmt.Println(a.description())}//=> Poisonous: true//=> Sound: Meow!!!

在main函數(shù)中，我們創(chuàng)建了一個動物類型的變量a。我們?yōu)閯游锓峙渖吆拓堫愋停⑹褂肞rintln打印a.description。由于我們以不同的方式實現(xiàn)了兩種類型（貓和蛇）中描述的方法，我們可以打印出動物的描述。

包（Package）

我們在Go中編寫所有代碼。主程序包是程序執(zhí)行的入口點。 Go中有很多內(nèi)置包。我們一直使用的最著名的是fmt包。

“在主要機制中使用程序包進(jìn)行大規(guī)模編程，并且可以將大型項目分成更小的部分?！?- 羅伯特格里塞默

安裝包

go get // examplego get github.com/satori/go.uuid

我們安裝的軟件包保存在GOPATH env中，這是我們的工作目錄。您可以通過cd $GOPATH/pkg進(jìn)入我們的工作目錄中的pkg包管理文件夾。

自定義一個

讓我們開始創(chuàng)建一個自定義包文件目錄：

> mkdir custom_package> cd custom_package

要創(chuàng)建自定義包，我們需要首先使用我們需要的包名創(chuàng)建一個文件夾。假設(shè)我們正在建立一個包person。為此，我們在custom_package文件夾中創(chuàng)建一個名為person的文件夾：

> mkdir person> cd person

現(xiàn)在讓我們在這個文件夾中創(chuàng)建一個文件person.go。

package personfunc Description(name string) string { return 'The person name is: ' + name}func secretName(name string) string { return 'Do not share'}

我們現(xiàn)在需要安裝包，以便可以導(dǎo)入和使用它。所以讓我們安裝它：

> go install

現(xiàn)在讓我們回到custom_package文件夾并創(chuàng)建一個main.go文件

package mainimport( 'custom_package/person' 'fmt')func main(){ p := person.Description('Milap') fmt.Println(p)}// => The person name is: Milap

現(xiàn)在，我們可以導(dǎo)入我們創(chuàng)建的包person并使用函數(shù)Description。請注意，我們在包中創(chuàng)建的函數(shù)secretName將無法訪問。在Go中，以大寫字母開頭的方法名稱將是私有的。

包文檔

Go內(nèi)置了對包文檔的支持。運行以下命令以生成文檔：

godoc person Description

這將為我們的包person生成Description函數(shù)的文檔。要查看文檔，請使用以下命令運行Web服務(wù)器：

godoc -http=':8080'

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到URL http://localhost:6060/pkg /并查看我們剛剛創(chuàng)建的包的文檔。

Go中的一些內(nèi)置包

fmt

該包實現(xiàn)了格式化的I/O功能。我們已經(jīng)使用該包打印到stdout。

JSON

Go中另一個有用的包是json包。這有助于編碼/解碼JSON。讓我們舉一個例子來編碼/解碼一些json：

編碼

package mainimport ( 'fmt' 'encoding/json'func main(){ mapA := map[string]int{'apple': 5, 'lettuce': 7} mapB, _ := json.Marshal(mapA) fmt.Println(string(mapB))}

解碼

package mainimport ( 'fmt' 'encoding/json')type response struct { PageNumber int `json:'page'` Fruits []string `json:'fruits'`}func main(){ str := `{'page': 1, 'fruits': ['apple', 'peach']}` res := response{} json.Unmarshal([]byte(str), &res) fmt.Println(res.PageNumber)}//=> 1

在使用unmarshal解碼json字節(jié)時，第一個參數(shù)是json字節(jié)，第二個參數(shù)是我們希望json映射到的響應(yīng)類型struct的地址。請注意，json:“page”將頁面鍵映射到struct中的PageNumber鍵。

錯誤處理

錯誤是程序的意外和意外結(jié)果。假設(shè)我們正在對外部服務(wù)進(jìn)行API調(diào)用。此API調(diào)用可能成功或可能失敗。當(dāng)存在錯誤類型時，可以識別Go程序中的錯誤。我們來看看這個例子：

resp, err := http.Get('http:///')

這里對錯誤對象的API調(diào)用可能通過或可能失敗。我們可以檢查錯誤是否為nil，并相應(yīng)地處理響應(yīng)：

package mainimport ( 'fmt' 'net/http')func main(){ resp, err := http.Get('http:///') if err != nil { fmt.Println(err) return } fmt.Println(resp)}

從函數(shù)返回自定義錯誤

當(dāng)我們編寫自己的函數(shù)時，有些情況下我們會遇到錯誤。可以在錯誤對象的幫助下返回這些錯誤：

func Increment(n int) (int, error) { if n < 0 { return error object return nil, errors.new('math: cannot process negative number') } return (n + 1), nil}func main() { num :="">

使用Go構(gòu)建的大多數(shù)軟件包或我們使用的外部軟件包都有一種錯誤處理機制。所以我們調(diào)用的任何函數(shù)都可能存在錯誤。這些錯誤永遠(yuǎn)不應(yīng)該被忽略，并且總是在我們稱之為函數(shù)的地方優(yōu)雅地處理，就像我們在上面的例子中所做的那樣。

Panic

Panic是一種未經(jīng)處理的異常，在程序執(zhí)行期間突然遇到。在Go中，Panic不是處理程序中異常的理想方式。建議使用錯誤對象。發(fā)生Panic時，程序執(zhí)行停止。 Panic之后執(zhí)行的事情就是defer。

Defer

Defer總是在函數(shù)結(jié)束時執(zhí)行。

//Gopackage mainimport 'fmt'func main() { f() fmt.Println('Returned normally from f.')}func f() { defer func() { if r := recover(); r != nil { fmt.Println('Recovered in f', r) } }() fmt.Println('Calling g.') g(0) fmt.Println('Returned normally from g.')}func g(i int) { if i > 3 { fmt.Println('Panicking!') panic(fmt.Sprintf('%v', i)) } defer fmt.Println('Defer in g', i) fmt.Println('Printing in g', i) g(i + 1)}

在上面的例子中，我們使用panic()執(zhí)行程序。正如您所注意到的，有一個defer語句，它將使程序在程序執(zhí)行結(jié)束時執(zhí)行該行。當(dāng)我們需要在函數(shù)結(jié)束時執(zhí)行某些操作時，也可以使用Defer，例如關(guān)閉文件。

并發(fā)

Go是建立在并發(fā)性的基礎(chǔ)上的。 Go中的并發(fā)可以通過輕量級線程的Go例程來實現(xiàn)。

Go routine

Go routine是可以與另一個函數(shù)并行或同時運行的函數(shù)。創(chuàng)建Go routine非常簡單。只需在函數(shù)前添加關(guān)鍵字Go，我們就可以使它并行執(zhí)行。 Go routine非常輕量級，因此我們可以創(chuàng)建數(shù)千個例程。讓我們看一個簡單的例子：

package mainimport ( 'fmt' 'time')func main() { go c() fmt.Println('I am main') time.Sleep(time.Second * 2)}func c() { time.Sleep(time.Second * 2) fmt.Println('I am concurrent')}//=> I am main//=> I am concurrent

正如您在上面的示例中所看到的，函數(shù)c是一個Go routine ，它與主Go線程并行執(zhí)行。有時我們想要在多個線程之間共享資源。 Go更喜歡不與另一個線程共享變量，因為這會增加死鎖和資源等待的可能性。還有另一種在Go routine 之間共享資源的方法：via go channels。

通道

我們可以使用通道在兩個Go例程之間傳遞數(shù)據(jù)。在創(chuàng)建頻道時，必須指定頻道接收的數(shù)據(jù)類型。讓我們創(chuàng)建一個字符串類型的簡單通道，如下所示：

c := make(chan string)

使用此通道，我們可以發(fā)送字符串類型數(shù)據(jù)。我們都可以在此頻道中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：

package mainimport 'fmt'func main(){ c := make(chan string) go func(){ c <><-c fmt.println(msg)} =="">'hello'

接收方通道等待發(fā)送方向通道發(fā)送數(shù)據(jù)。

單向通道

在某些情況下，我們希望 Go routine 通過通道接收數(shù)據(jù)但不發(fā)送數(shù)據(jù)，反之亦然。為此，我們還可以創(chuàng)建單向通道。讓我們看一個簡單的示例：

package mainimport ( 'fmt')func main() { ch := make(chan string) go sc(ch) fmt.Println(<><><>

在上面的例子中，sc 是一個 Go routine ，它只能向通道發(fā)送消息但不能接收消息。

使用select為Go例程組織多個通道

函數(shù)可能有多個通道正在等待。為此，我們可以使用select語句。讓我們看一個更清晰的例子：

package mainimport ( 'fmt' 'time')func main() { c1 := make(chan string) c2 := make(chan string) go speed1(c1) go speed2(c2) fmt.Println('The first to arrive is:') select { case s1 := <><><><>

在上面的例子中，main正在等待兩個通道c1和c2。使用select case語句打印主函數(shù)，消息從通道發(fā)送，無論它先收到哪個。